Функционирование заданной кинематической схемы асинхронного электродвигателя АКН 15-44-10

Функционирование заданной кинематической схемы асинхронного электродвигателя АКН 15-44-10

Содержание

Введение

1. Расчёт и построение нагрузочной диаграммы. Выбор и проверка электродвигателя.

1.1. Выбор электродвигателя

.2. Расчет и построение нагрузочных диаграмм

.2.1 Расчет диаграммы скорости и ускорения

.2.2 Момент инерции системы

.2.3 Расчет нагрузочной диаграммы моментов

.2.4 Расчет нагрузочной диаграммы токов

.3. Проверка электродвигателя

.3.1 Проверка на продолжительность включения

.3.2 Проверка по эквивалентному моменту

.3.3 Проверка двигателя по условиям допустимой перегрузки

. Расчет и построение пусковой и тормозной диаграмм

.1. Построение естественной характеристики

.2. Построение предварительной пусковой диаграммы

.3. Построение предварительной тормозной диаграммы

.4. Выбор предварительной ступени

. Выбор реостата

.1 Выбор пускового реостата

.2 Расчет сопротивлений секций реостата

.3 Расчет времени работы ступеней реостата

.4 Расчет рабочих токов ступеней реостата

.5 Расчет эквивалентных токов секций реостата

.6 Определение добавочного сопротивления в цепи статора при динамическом торможении

4. Описание работы электропривода

. Разработка принципиальной схемы управления

.1 Требования к схеме управления

.2 Описание схемы управления

. Выбор защитно-коммутационной аппаратуры

.1 Выбор магнитных контакторов

.2 Выбор тепловых реле

.3 Выбор реле времени

.4 Выбор реле напряжения

.5 Выбор промежуточных реле

.6 Выбор электромагнитного тормоза

.7 Выбор трансформаторов

Заключение

Библиографический список

Введение

Электропривод (ЭП) включает в себя ряд электротехнических, электронных и механических устройств, в результате чего он представляет собой электромеханическую систему.

Электрический привод - электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для передачи движения исполнительному органу и управления им в соответствии с заданными условиями движения.

В электроприводе в качестве электродвигателя могут использоваться: двигатели постоянного тока с разными видами возбуждения, асинхронные и синхронные двигатели и т.д. В данном курсовом проекте необходимо будет спроектировать автоматический электропривод с асинхронным двигателем с фазным ротором.

ЭП с ДПТ НВ является основным видом регулируемого ЭП [2, c.46]. Электротехническая промышленность выпускает двигатели постоянного тока основной общепромышленной серии 2П в диапазоне мощностей от 0,13 до 200 кВ с различными конструктивными исполнениями и способами вентиляции, предназначенные в первую очередь для работы в регулируемых ЭП. Также существует серия двигателе постоянного тока 4П на напряжение 110 и 220 В со скоростями вращения от 750 до 3000 об/мин и номинальнами моментами от 2,3 до 15 000 Нм с улучшенными по сравнению с серией 2П показателями, динамическими и виброакустическими свойствами.

В качестве регулирования ДПТ применяют включение добавочных резисторов в цепь якоря. Способ реостатного регулирования электроприводом является наиболее простым по своей реализации и поэтому широко используется для регулирования скорости, тока и момента. При этом способе регулирования скорость идеального холостого хода не изменяется, поэтому все искусственные реостатные характеристики пересекаются в точке, соответствующей режиму идеального холостого хода.

1. Расчет и построение нагрузочной диаграммы. Выбор и проверка электродвигателя

1.1 Выбор электродвигателя

Согласно полученному заданию и кинематической схеме, представленной на рисунке 1.1, производим выбор электродвигателя.

Рисунок 1.1 - Кинематическая схема электропривода

Установившаяся угловая скорость вращения вала двигателя:

,

где  - передаточное отношение механической передачи;

 - установившаяся скорость подъема груза, м/с;

 - диаметр барабана, м.

 - маховый момент барабана ,T·м²

 с^-1.

Установившаяся частота вращения вала двигателя:

.

об/мин.

Установившаяся угловая скорость вращения барабана:

.

с^-1.

Приведенный момент статического сопротивления:

 ,

где  - усилие статического сопротивления в начале и конце цикла, кН;

 - число одновременно работающих электродвигателей;

 - коэффициент полезного действия системы.

Требуемая средняя мощность электродвигателя:

,

где -  - коэффициент запаса.

кВт.

По заданной частоте вращения  (об/мин) и средней мощности  по каталогу выбираем двигатель с параметрами удовлетворяющими следующим условиям:

·        ;

·        .

Выбираем двигатель типа АКН 15-44-10 со следующими параметрами:

 - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

 - номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин;

 - синхронная частота вращения вала двигателя, об/мин;

 - напряжение в обмотке статора, В;

 - ток в обмотке статора, А;

 - напряжение в обмотке ротора, В;

 - ток в обмотке ротора, А;

 - номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя, %;

 - коэффициент мощности;

 - перегрузочная способность;

 - маховый момент электродвигателя, Т*м²;

Сопряжение фаз - «звезда».

Номинальная частота вращения вала двигателя:

.

с^-1.

Номинальный момент электродвигателя:

.

 .

Критический момент электродвигателя:

.

.

Момент инерции электродвигателя:      

.

 кг*м².

1.2 Расчет и построение нагрузочной диаграммы

.2.1 Расчет диаграммы скорости и ускорения

Время разгона или замедления при постоянном ускорении на i-м участке нагрузочной диаграммы:

,

где ,  - начальная и конечная скорости вращения вала двигателя на i-ом участке диаграммы;

 - угловое ускорение (замедление) на i-ом участке диаграммы.

участок:

 с^-1; с^-1;

с^-2.

с.

участок:

с.

участок:

 с^-1; с^-1;

с^-2;

с.

участок:

 с^-1; с^-2; с

участок:

 с^-1;

с^-1;

с^-2.

с.

участок:

 с^-1; с; с^-2; с

участок:

 с^-1;

с^-1;

с^-2.

с.

участок:

 с.

Время цикла:

.

с.

1.2.2 Момент инерции системы

Момент инерции барабана:

, где

 T∙м² - маховый момент барабана,

 кг∙м².

Момент инерции шестерней №2, №3:    

 ,

.

 кг∙м².

 кг∙м².

Момент инерции системы:

,

 кг∙м².

1.2.3 Расчет нагрузочной диаграммы моментов

Моменты на каждом участке диаграммы определяются по следующей формуле:

.

;

;

;

;

;

;

1.2.4 Расчет нагрузочной диаграммы токов

Расчет диаграммы токов ротора производится по формуле:

А;

А;

А;

А;

А;

А;

А;

Нагрузочная диаграмма представлена на рисунке 1.2.

1.3 Проверка электродвигателя

.3.1 Проверка на продолжительность включения

.

Поскольку продолжительность включения составила более 60%, то электродвигатель будет работать в продолжительном режиме.

1.3.2 Проверка по эквивалентному моменту

Эквивалентный момент на валу двигателя:

где ,  - коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения электродвигателя при уменьшении скорости и остановке;

 ,  - суммарное время пуска и торможения соответственно.

Выбранный двигатель должен удовлетворять условию:

.

 - Условие выполнено.

1.3.3 Проверка двигателя по условиям допустимой перегрузки

,

где  - максимальное значение момента из нагрузочной диаграммы, Н*м.

.

. Условие выполнено.

2. Расчёт и построение тормозной и пусковой диаграммы

.1 Построение естественной характеристики

Номинальное скольжение:

.

.

Критическое скольжение:

, где

 - перегрузочная способность.

.

По формуле Стокса:

,

задаваясь значениями  в пределах  получим зависимость , учитывая, что

,

 с^-1.

Полученные данные сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Скорость вращения вала двигателя при заданном моменте сопротивления при работе на естественной характеристике: по формуле Стокса, подставляя заданное значение момента сопротивления, находим скольжение двигателя;

.

После некоторых преобразований получим квадратное уравнение:

Решая квадратное уравнение получим S = 0,01735 , подставляя S в

, получим:

с^-1.

Т.к. полученное значение скорости вращения вала двигателя отличается от заданного не более чем на 5%, то выбранный двигатель для обеспечения необходимых параметров системы, может работать на естественной характеристике. электродвигатель реостат тормоз ток

Установившаяся угловая скорость вращения вала двигателя:

с^-1.

2.2 Построение предварительной пусковой диаграммы

Номинальное сопротивление ротора:

. (2.5)

Ом.

Сопротивление ротора:

.

Ом.

Построение пусковой диаграммы осуществляется графическим способом. Далее смотреть рисунок 2.1.

Строим естественную характеристику и характеристику . Строим прямую .

Для обеспечения среднего ускорения, равного заданному, через середину отрезка  и точку  проводим прямую - искусственную характеристику, соответствующую сопротивлению ступени ,где

 Ом,

где - момент короткого замыкания на характеристике R₄ .

Моменты переключения:

,

.

Через точки пересечения естественной характеристики с моментами переключения (а и а’) проводим прямую до пересечения с прямой , получаем точку О’. Через точку а проводим прямую, параллельную прямой ,до пересечения с , получаем точку б’. Через точки О’ и б’ проводим прямую до пересечения с , получаем точку б. Через точку б проводим прямую, параллельную прямой ,до пересечения с , получаем точку в’. Через точки О’ и в’ проводим прямую до пересечения с , получаем точку в. Через точку в проводим прямую, параллельную прямой ,до пересечения с , получаем точку г’. Через точки О’ и г’ проводим прямую до пересечения с , получаем точку г. Через точку г проводим прямую, параллельную прямой ,до пересечения с , получаем точку д’. Через точки О’ и д’ проводим прямую до пересечения с , получаем точку д. Через точку д проводим прямую, параллельную прямой ,до пересечения с , получаем точку е’. Через точки О’ и е’ проводим прямую до пересечения с , получаем точку е. Через точку е проводим прямую, параллельную прямой ,до пересечения с , получаем точку ж’. Через точки О’ и ж’ проводим прямую до пересечения с , получаем точку ж. В результате получаем предварительную пусковую диаграмму.

Сопротивления ступеней определяем методом пропорций:

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

где  - отрезки, мм.

Значения моментов короткого замыкания и длин отрезков берем из пусковой диаграммы, представленной на рисунке 2.1.

2.3 Построение предварительной тормозной диаграммы

Построение тормозной диаграммы осуществляется графическим способом. Торможение на участках №5, и №7 идет в двигательном режиме, т.к. момент положительный.

Построение идет аналогично построению пусковой диаграммы.

Моменты переключения:

,

.

Далее смотреть рисунок 2.2.

Сопротивления ступеней определяем методом пропорций:

 Ом;

 Ом;

 Ом;

 Ом;

 Ом,

где  - отрезки, мм.

Для обеспечения среднего ускорения, равного заданному, через середину отрезка  и точку  проводим прямую - искусственную характеристику, соответствующую сопротивлению ступени .Сопротивление ступени:

 Ом,

Значения моментов короткого замыкания и длин отрезков берем из тормозной диаграммы, представленной на рисунке 2.2.

2.4 Выбор предварительной ступени

Сопротивление предварительной ступени:

,

где -

Ом.

3. Выбор реостата

.1 Выбор пускового реостата

Ступени пускового реостата набирают из секций, которые являются частями реостата, заключенными между коммутационными выводами. Для асинхронного двигателя применяют обычно последовательное соединение секций реостата в каждой фазе и включение фаз реостата по схеме “звезда”. Схема соединений ступеней пускового реостата показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема соединений ступеней пускового реостата

3.2 Расчет сопротивлений секций реостата

Сопротивление i-ой секции реостата:

.

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

 Ом,

3.3 Расчет времени работы ступеней реостата

Предварительная ступень:  с.

Разгон от 0 до :  с.

Разгон от  до :

, где

 - приращение угловой скорости при пуске на i-ой ступени (из рисунка 2.1.).

,

 с.

,

 с.

,

 с.

,

 с.

,

 с.

,

 с.

,

 с.

Работа с постоянной скоростью :  с.

Торможение (двигательный режим) от  до :

,

 с.

,

 с.

,

 с.

,

 с.

,

 с.

Работа с постоянной скоростью :  с.

Торможение от до 0:  с.

3.4 Расчет рабочих токов ступеней реостата

Рабочий ток предварительной ступени:

,

 А.

Значения токов для остальных ступеней реостата берем из расчета нагрузочной диаграммы.

3.5 Расчет эквивалентных токов секций реостата

Расчет значения токов  и время работы ступеней реостата при данном токе нагрузки сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. Время работы секции реостата при токах .

По данным таблицы 3.1 определяем для каждой секции реостата эквивалентный по теплу среднеквадратичный ток:

А,

А,

А,

А,

А,

А,

А,

А,

А,

А,

А,

 А,

 А,

 А,

Критические скольжения для каждой характеристики пуска:

.

;

;

;

;

;

;

;

Критические скольжения для каждой характеристики останова:

.

;

;

;

;

;

.

Полная пусковая диаграмма представлена на рисунке 3.2.

3.6 Определение добавочного сопротивления в цепи статора при динамическом торможении

При динамическом торможении две фазы обмоток статора подключаются к источнику постоянного тока. Так как сопротивление обмоток статора постоянному току меньше, чем переменному, то при динамическом торможении в обмотках статора будет протекать большой ток. Для того, чтобы обмотки статора не вышли из строя из-за перегрева, в его цепь вводят добавочное сопротивление.

Определяем сопротивление статора:

,

 Ом.

Определяем значение тока, протекающего в обмотке статора при динамическом торможении:

где  - значение постоянного напряжения, подаваемого в обмотки статора.

На выходе двухполупериодного выпрямителя значение напряжения

Тогда

 А.

Так как значение  А превышает значение  А, то можно сделать вывод о том, что есть необходимость во включении добавочного сопротивления в цепь статора.

Зададимся током статора

4. Описание работы электропривода

По полной диаграмме работы электропривода (рисунок 2.1), электрической схеме цепи ротора двигателя (рисунок 3.1) составим описание работы электропривода.

В спроектированном электроприводе использовано два асинхронных электродвигателя с фазным ротором. Для питания используется напряжение 6 кВ. В цепь ротора двигателя включен реостат, состоящий из 14 секций.

Двигатель подключается к сети. Перед пуском включают предварительную ступень реостата. Механизм находится в неподвижном состоянии. Двигатель работает на характеристике с сопротивлением  (точка 1) в течение времени .

Далее двигатель переключают на характеристику, соответствующую сопротивлению. Двигатель разгоняется с  с^-1 до  с^-1 (точки 2-3 на рисунке 2.1) за .

При достижении скорости  переключают двигатель на характеристику, соответствующую сопротивлению (точка 4). Двигатель разгоняется со скорости  с^-1 до скорости  с^-1 за  с (точки 4-5).

При достижении скорости  с^-1 переключают двигатель на характеристику, соответствующую сопротивлению (точка 6). Двигатель разгоняется со скорости  с^-1 до скорости  с^-1 за с (точки 6-7).

При достижении скорости  с^-1 переключают двигатель на характеристику, соответствующую сопротивлению (точка 8). Двигатель разгоняется со скорости  с^-1 до  с^-1 за с (точки 8-9).

При достижении скорости  с^-1 переключают двигатель на характеристику, соответствующую сопротивлению(точка 10). Двигатель разгоняется со скорости  с^-1 до скорости  с^-1 за с (точки 10-11).

При достижении скорости  с^-1 переключают двигатель на характеристику соответствующую сопротивлению (точка 12). Двигатель разгоняется по естественной характеристике со скорости c  с^-1 до скорости установившейся скорости  с^-1 за с (точки 12-13).

Двигатель работает на естественной характеристике с постоянной скоростью  с^-1 в течение времени . После чего переключают двигатель на характеристику, соответствующую сопротивлению  (точка 14) .

Двигатель осуществляет торможение в двигательном режиме со скорости  с^-1 до скорости  с^-1 за с (точки 14-15).

При достижении скорости  с^-1 двигатель переключают на характеристику, соответствующую сопротивлению , он осуществляет торможение со скорости  с^-1 до скорости  с^-1 за с (точки 16-17).

В точке 17 двигатель останавливается. После останова двигатель отключают от сети. В отключенном состоянии двигатель остается , затем цикл повторяется.

5. Разработка принципиальной схемы управления

5.1 Требования к схеме управления

Схема управления должна обеспечивать непрерывный цикл работы, который изображен на рисунке 1.2 (тахограмма) с функциями управления по времени во время пуска и управления по ЭДС во время торможения, обеспечивать защиту двигателей от перегрузки, от снижения питающего напряжения (ниже 80% номинального). Должен быть предусмотрен принудительный останов двигателя и аварийное динамическое торможение. Также должен быть предусмотрен электромагнитный тормоз для фиксации рабочего механизма при отключении двигателей.

На табло оператора должны быть выведены индикаторы режима работы электропривода (сеть, работа, останов, авария), индикаторы причины аварии (перегрузка первого или второго двигателя, низкое питающее напряжение). В случае аварии индикаторы аварии должны оставаться работающими.

Схема управления работает от сети постоянного тока напряжением 220 В. Питание двигателя осуществляется от сети переменного тока напряжением 380 В.

5.2 Описание схемы управления

Схему управления электроприводом проектируем на постоянное напряжение 220 В, т.к. реле, контакторы, работающие на постоянном токе более надежны в работе, чем на переменном. Схема управления автоматизированным электроприводом представлена на рисунке 4.1.

Включаем автомат QF Если напряжение в цепи управления соответствует требуемому (более ), то срабатывает реле напряжения KV1 своим замыкающим контактом формирует цепь питания контакторов КМ1 и КМ2 и его замыкающий контакт подключает цепь питания операторного табло, загорается лампа HL1 «Сеть».

Реле KL1 - выключено, своим размыкающим контактом образует цепь питания для лампы HL3 «Останов двигателей М1 и М2» - лампа загорается.

В схеме управления включены реле времени КТ2-КТ10; выключены магнитные контакторы КМ1-КМ20, реле времени КТ1, КТ11, КТ12, промежуточные реле KL1-KL5

Цепь обмотки электромагнитного тормоза разомкнута силовым замыкающимся контактом реле КМ17 - тормоз держит рабочий механизм. Тепловые реле КК1-КК4 выключены, своими размыкающими контактами подготавливают цепь для включения магнитных контакторов КМ1 и КМ2.

При нажатии кнопки «Пуск» SB1, включаются контакторы КМ1, КМ2, которые своими дополнительными замыкающими контактами подают питание на промежуточное реле KL1, которое замыкает свои замыкающие контакты, шунтирует кнопку SB1, подает питание на реле времени КТ1 и подает питание на лампу HL2 «Работа двигателей М1 и М2» - лампа загорается, также KL1 размыкает размыкающиеся контакты, выключая цепь питания лампы HL3, лампа гаснет и отключает реле времени КТ2.

Включившись, линейные контакторы KM1 и KM2 своими силовыми замыкающими контактами подключают цепи статоров двигателей М1 и М2 к сети напряжением 380 В.

Реле KT2 с выдержкой времени , равной работе двигателя на предварительной ступени , замыкает свой размыкающий контакт, образуя цепь питания контактора КМ3, который в свою очередь отключит электромагнитный тормоз YB1, подав питание на его обмотку.

Включившись, КМ3 силовыми замыкающими контактами замкнет в цепи ротора пусковой реостат на сопротивление , отключит питание от реле времени КТ3 и подключит КМ17, который шунтирует контакты КМ3, начнется отчет времени работы на первой ступени пуска. Двигатели начнут разгоняться от  до .

С выдержкой времени сработает реле времени КТ3 и своими размыкающими контактами замкнут цепь контактора KМ4, которое своим размыкающим контактом обрывает цепь питания контактора КМ3 и реле времени КТ4. КМ4 силовыми замыкающими контактами замкнет в цепи ротора пусковой реостат на сопротивление , КТ4 начнет отсчет времени работы на второй ступени пуска от  до .

С выдержкой времени сработает реле времени КТ4 и своими размыкающими контактами замкнут цепь контактора KМ5, которое своим размыкающим контактом обрывает цепь питания контактора КМ4 и реле времени КТ5. КМ5 силовыми замыкающими контактами замкнет в цепи ротора пусковой реостат на сопротивление , КТ5 начнет отсчет времени работы на третьей ступени пуска от  до .

С выдержкой времени сработает реле времени КТ5 и своими размыкающими контактами замкнут цепь контактора KМ6, которое своим размыкающим контактом обрывает цепь питания контактора КМ5 и реле времени КТ6. КМ6 силовыми замыкающими контактами замкнет в цепи ротора пусковой реостат на сопротивление , КТ6 начнет отсчет времени работы на четвертой ступени пуска от  до.

С выдержкой времени сработает реле времени КТ6 и своими размыкающими контактами замкнут цепь контактора KМ7, которое своим размыкающим контактом обрывает цепь питания контактора КМ6 и реле времени КТ7. КМ7 силовыми замыкающими контактами замкнет в цепи ротора пусковой реостат на сопротивление , КТ7 начнет отсчет времени работы на пятой ступени пуска от  до .

С выдержкой времени сработает реле времени КТ7 и своими размыкающими контактами замкнут цепь контактора KМ8, которое своим размыкающим контактом обрывает цепь питания контактора КМ7 и реле времени КТ8. КМ8 силовыми замыкающими контактами замкнет в цепи ротора пусковой реостат на сопротивление , КТ8 начнет отсчет времени разгона и работы на естественной характеристике от  до .

Это будет означать, что пуск в функции времени завершен.

Реле времени КТ8 замыкает свой размыкающий контакт с выдержкой времени, который включает контактор КМ9. Включившись, КМ9 своими силовыми замыкающими контактами замкнет в цепи ротора пусковой реостат на сопротивление , а вспомогательными размыкающими контактами выключит реле КТ9, контактор КМ8. Начинается торможение двигателей от  до .

Реле времени КТ9 замыкает свой размыкающий контакт с выдержкой времени, который включает контактор ускорения КМ10. Включившись, КМ10 своими силовыми замыкающими контактами замкнет в цепи ротора пусковой реостат на сопротивление , а вспомогательными размыкающими контактами выключит реле КТ10 и контактор КМ9. Начинается торможение двигателей от  до .

По окончанию выдержки времени размыкающим контактом реле КТ10 образует цепь питания для реле КL2 и КТ11, КТ12. КТ11 включается, разрывает питание для контакторов КМ1 и КМ2, обрывается питание для реле КL1. КТ12, включившись, имеет выдержку времени на размыкание  и служит для шунтирования контакта KL1 (подготавливает цепь для включения контакторов КМ1 и КМ2 после паузы).

KL2 обрывает питание КМ11, который в свою очередь обрывает питание YB1, чтобы не включилось динамическое торможение после обычного останова. Тормоз сработает и будет удерживать вал рабочего механизма до момента нового пуска.

По истечению времени паузы КТ11 замыкает свой размыкающий контакт, формируя цепь питания к контакторам КМ1 и КМ2. Происходит повторный пуск двигателей. Цикл пуска и торможения повторится.

В случае какого-либо отказа (снижения напряжения сети для питания цепей двигателей или схемы управления, перегрузки двигателей) схема включает аварийное динамическое торможение, и осуществляет торможение по предварительной ступени. На пульте у диспетчера загораются лампы соответствующих аварий, которые не гаснут до полного отключения от цепи автоматом QF.

Рассмотрим работу схемы при перегрузке.

При перегрузке двигателя М1 срабатывает одно из тепловых реле КК1 или КК2, они своими размыкающими контактами отключают питание с контакторов КМ1, КМ2. На табло у диспетчера загораются лампы «Перегрузка двигателя М1». КL1 отключает контакторы КМ3-КМ10, выводя цепь ротора на сопротивление предварительной ступени, и обрывает питание к реле времени КТ1, которое контролирует время аварийного торможения.

КМ11 остается включенным и продолжает подавать питание в цепь YB1. KL1 своим размыкающим контактом замыкает цепь КМ12, который подает постоянное напряжение в обмотки статора. Время работы КМ12 определяет реле времени КТ1. Происходит аварийное динамическое торможение двигателей. Реле КТ1 с выдержкой времени аварийного торможения размыкает свои замыкающий контакт, разрывает цепь питания контактора КМ11. КМ11 выводит КМ12 и YB1. Динамическое торможение прекращается. Электромагнитный тормоз YB1 фиксирует рабочий механизм.

При возникновении выше перечисленных аварий схема ведет себя аналогично выше рассмотренному.

6. Выбор защитно-коммутационной аппаратуры

.1 Выбор магнитных контакторов

Контакторы KM1 и КМ2 замыкают цепи статоров двигателей М1 и М2.

Рассчитаем максимальный ток в статоре:

, где

 - максимальный момент двигателя;

- номинальный ток статора;

     - номинальный момент двигателя.

Максимальный ток статора , поэтому выбираем контактор магнитный КВ1-160-3 c номинальным током . Контактор имеет: основные контакты - 3 замыкающих, вспомогательные - по 2 замыкающих и размыкающих.

Контакторы KM3-KM16 замыкают в цепи ротора добавочные сопротивления. Номинальный ток ротора составляет А.

Рассчитаем максимальный ток в роторе:

Выбираем контактор магнитный КВ2-700-4 с номинальным током А. Контактор имеет 4 силовых (замыкающих) и 4 вспомогательных (2 замыкающих и размыкающих) контактов. Потребляемая мощность 50 Вт.

Контакторы KM18 коммутируют цепь динамического торможения. Ток статора во время динамического торможения . Выбираем контактор магнитный КВ2-160-4 с номинальным током А. Контактор имеет 4 силовых (замыкающих) и 4 вспомогательных (2 замыкающих и размыкающих) контактов. Потребляемая мощность 50 Вт.

В качестве КМ2 выбираем контактор магнитный КВ1-160-3 c номинальным током . Контактор имеет: основные контакты - 3 замыкающих, вспомогательные - по 2 замыкающих и размыкающих.

6.2 Выбор тепловых реле

Тепловые реле КК1-КК2, КК3-КК4 должны срабатывать при превышении тока статора своего максимального значения  в течении t =10 минут, поэтому выбираем электротепловые реле ТРТП-241 с током срабатывания  на напряжение В. Данное реле имеет по 2 замыкающих и 2 размыкающих контактов.

Потребляемая мощность каждого реле 20 Вт.

6.3 Выбор реле времени

Реле времени выбираем, исходя из времени работы двигателя на ступенях пуска.

Реле КТ1

Необходимая выдержка - время аварийного динамического торможения . Выбираем реле КТ1: РВ-132 на напряжение 220 В постоянного тока с выдержкой времени от 0,1 до 10 с. Выставляем время выдержки на размыкание замыкающегося контакта . Шаг настройки равен 0,1 с. Реле имеет 1 размыкающий и 1 замыкающий контакты. Потребляемая мощность 5 Вт.

Реле КТ2

Необходимая выдержка - время работы на предварительной ступени t=0,5с.

Выбираем реле РСВ18-11 на напряжение 220 В постоянного тока с выдержкой времени от 0,1 до 1с. Шаг настройки равен 0,1 с.

Реле является одно командным с выдержкой на выключение после снятия напряжения питания. Выставляем время выдержки на замыкание размыкающегося контакта . Реле имеет 1 размыкающий и 1 замыкающий контакты. Потребляемая мощность 5 Вт.

Реле КТ3

Необходимая выдержка - время разгона от  до  за . Выбираем реле КТ3: РВ-132 на напряжение 220 В постоянного тока с выдержкой времени от 0,1 до 10 с. Выставляем время выдержки на замыкание размыкающегося контакта . Шаг настройки равен 0,1 с. Реле имеет 1 размыкающий и 1 замыкающий контакты. Потребляемая мощность 5 Вт.

Реле КТ4

Необходимая выдержка - время разгона от  до  за . Выбираем реле КТ4: РВ-132 на напряжение 220 В постоянного тока с выдержкой времени от 0,1 до 10 с. Выставляем время выдержки на замыкание размыкающегося контакта . Шаг настройки равен 0,1 с. Реле имеет 1 размыкающий и 1 замыкающий контакты. Потребляемая мощность 5 Вт.

Реле КТ5

Необходимая выдержка - время разгона и работы на естественной характеристике  при скорости . Выбираем реле КТ5: РВ-147 на напряжение 220 В постоянного тока с выдержкой времени от 5 до 60 с. Выставляем время выдержки на замыкание размыкающегося контакта.  Реле имеет 1 размыкающий и 1 замыкающий контакты. Шаг настройки равен 5 с. Потребляемая мощность 5 Вт.

6.4 Выбор реле напряжения

Реле напряжения выбираем по необходимому напряжению срабатывания. Для контроля напряжения сети KV1 электродвигателя и цепей управления выбираем реле напряжения РН51/32У4. В, В.

6.5 Выбор промежуточных реле

Промежуточные реле выбираем по току и количеству необходимых контактов. Промежуточные реле KL1-KL2, KL4 находятся в цепи управления, поэтому выбираем реле типа РПУ-1У3 с номинальным током А и . Данное реле имеет по 6 замыкающих и 6 размыкающих контактов. Потребляемая мощность каждого реле 5 Вт.

Промежуточные реле KL3, KL4 находятся в цепи сигнализации, поэтому выбираем реле типа РЭ13-5 с номинальным током А и . Данное реле имеет по 4 замыкающих и 4 размыкающих контактов. Потребляемая мощность каждого реле 5 Вт.

6.6 Выбор электромагнитного тормоза

Электромагнитный тормоз YB1.

Необходимый тормозной момент: .

Выбираем тормоз ТДП-12 с параметрами: Тормозной момент .

- потребляемая мощность, Вт.

Ток в цепи электромагнитного тормоза:

 А.

6.7 Выбор трансформаторов

Т.к. цепь управления питается от постоянного напряжения 220 В, то переменное напряжение сети 380 В необходимо понизить с помощью трансформатора до 220 В, а затем его выпрямить с помощью двухполупериодного однофазного выпрямителя.

Мощность, потребляемая схемой управления и электромагнитным тормозом:

где -  - количество реле в схеме управления;

 - количество магнитных контакторов в схеме управления;

 - средняя полная мощность одного реле, ВА;

 - средняя полная мощность одного контактора, ВА;

 - полная мощность электромагнитного тормоза, ВА;

 ВА.

Мощность трансформатора Т1:

 ВА.

Выбираем однофазный двухобмоточный трансформатор ОСМР-3,0 УЗ с параметрами:

 - полная мощность трансформатора, кВА;

 - напряжение высшей обмотки, В;

 - напряжение низшей обмотки, В.

Заключение

В результате проделанной работы для функционирования заданной кинематической схемы механизма был выбран асинхронный электродвигатель АКН 15-44-10. Были произведены проверки двигателя на нагрев и перегрузку. Были построены нагрузочная диаграмма и тахограмма. Были выполнены расчет и построение полной диаграммы работы электропривода.

Был произведен расчет добавочных сопротивлений в силовой цепи двигателя. В качестве аварийного торможения было выбрано торможение в динамическом режиме. Был осуществлен его расчет.

Была разработана принципиальная схема управления электроприводом в соответствии с выданным заданием. Схема обеспечивает автоматическую работу электропривода в соответствии с тахограммой. Пуск и торможение осуществлён в функции времени. Для данной схемы управления была выбрана защитно-коммутационная аппаратура.

Рассчитанный автоматизированный электропривод отвечает всем требованиям полученного задания.

Библиографический список

1. Бычков Е.В. Методические указания к курсовому проектированию по курсу «Теория электропривода» - Ухта. УИИ 1989.

. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод - М. «Энергоатомиздат» 1986 - 416с.

. Анчарова Т.В., Каменева В.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий - М. «Энергоиздат» 1981 - 624с.: ил.

. Какуевицкий Л.И. Справочник реле защиты и автоматики - М. Государственное энергетическое издание 1962 - 191с.